具有聚合物耐划痕层的层叠体制造技术

本发明专利技术的一个或多个方面属于层叠体，所述层叠体包括基材(例如，玻璃基材，其可以经过强化；或者蓝宝石基材)以及布置在基材上的聚合物耐划痕层。在一个或多个实施方式中，当使用玻璃基材时，当与聚合物耐划痕层结合时，维持了玻璃基材的平均挠曲强度。聚合物耐划痕层可以包括聚合物钻石状碳。在一个或多个实施方式中，聚合物耐划痕层与玻璃基材形成可剪切界面，或者其包括多个子层以及此类多个子层之间的多个可剪切界面。还揭示了用于形成此类层叠体的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请交叉参考本申请根据35U.S.C.§119，要求2013年8月29日提交的美国临时申请系列第61/871,595号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
技术介绍
本专利技术涉及包括无机基材和聚合物耐划痕层的层叠体，更具体地，涉及可以包括化学强化玻璃基材或晶体基材以及布置在其上的聚合物耐划痕层的层叠体，其展现出保留的强度。结合了无定形基材(例如，玻璃)和晶体基材(例如，玻璃陶瓷或蓝宝石)的宽范围应用需要比裸基材(即，其上没有布置任意层的基材)所可以提供的更好的耐划痕性。此类应用包括手持式或移动装置、笔记本电脑、电视机等中的覆盖和显示基材。已知具有高硬度和低摩擦系数(CoF)的涂层帮助增加其耐划痕性，特别是在钝物或锋利接触滑动情况下。证据表明，由于在单次事件中的钝物或锋利接触所引起的损坏是用于移动装置中的覆盖和显示基材中可见划痕的主要来源。一旦在用户输入/显示器的覆盖或显示基材上出现明显划痕，产品的外观下降，这是因为划痕引起光散射的增加，而这可能引起显示器的亮度、透明度和图像对比度的明显下降。明显划痕还会影响触摸感应显示器的精度和可靠性。这些划痕，甚至是较不明显的划痕是不好看的，并且会影响产品性能。单次事件划痕损坏可以与磨损损坏形成对比。用作覆盖基材的层叠体通常不发生磨损损坏，因为磨损损坏通常是由于与硬的对立面物体(例如，砂、砂砾和砂纸)的往复滑动接触造成的。相反地，用于覆盖和显示器应用中的层叠体通常仅与柔软物体(例如手指)发生往复滑动接触。此外，磨损损坏会产生热量，这会劣化膜材料中的化学键，并对于玻璃-膜层叠体产生剥落和其他类型的损坏。此外，由于通常在较长期情况下而非引起划痕的单次事件中产生磨损损坏，发生磨损损坏的材料还会发生氧化，这进一步劣化了材料的耐用性，进而劣化了层叠体的耐用性。引起划痕的单次事件通常不涉及与引起磨损损坏的事件相同的条件，因此，通常用于防止磨损损坏的解决方案可能无法用于预防本文所述的层叠体中的划痕。除此之外，已知的划痕和磨损损坏解决方案通常有损于光学性质，这对于大多数覆盖和显示器应用是不可接受的。具有高压缩应力(CS)的化学强化玻璃基材具有比非强化玻璃基材更大的表面模量(例如，表面模量比非强化玻璃基材约大10％)和更大的硬度。此外，已知的晶体基材(例如，蓝宝石基材)也展现出比其他基材更大的硬度。但是，尽管具有这些属性，强化玻璃基材和晶体基材仍然易受到划痕，如同非强化玻璃基材和其他基材那样。防止此类基材的划痕的一种解决方案是在基材的表面上施涂低摩擦层。因此，需要这样一种材料，其在施涂于各种基材时，展现出低的静态和动态CoF，并且抑制了在此类基材上形成划痕。还需要包括此类材料层的层叠体，其展现出改善的耐划痕性，即使是在高负荷过程中，例如采用约30-160mN作用力的波克威驰(Berkovitch)钻石压痕仪进行负荷。
技术实现思路
本专利技术的第一个方面属于层叠体，所述层叠体包括基材(其可以是透明的，具有相对主表面)以及布置在第一主表面上的聚合物耐划痕层。基材展现出在与聚合物耐划痕层结合时得以维持的平均挠曲强度。在一个具体实施方式中，层叠体展现出第二平均挠曲强度，其至少是基材的平均挠曲强度的90％。基材可以包括化学强化玻璃基材或者蓝宝石基材。在采用化学强化玻璃基材的实施方式中，该基材可展现出大于500MPa的表面压缩强度，大于18MPa的中心张力，和/或大于约15um的压缩层深度。在一个或多个实施方式中，聚合物划痕包括聚合物钻石状碳。聚合物耐划痕层包括的氢-碳键的数量可以大于碳-碳键。在一个变化形式中，聚合物耐划痕层包括非零量的氢至高至约40原子％。聚合物耐划痕层可以与基材直接接触，和/或可以由单层形成或者可以包括多层子层。任选地，层叠体可以包括布置在基材的第一主表面上的一层或多层额外层。在一个变化形式中，聚合物耐划痕层可展现出随着施加到聚合物耐划痕层的负荷增加而下降的负荷-敏感摩擦系数。在另一个实施方式中，聚合物耐划痕层展现出约为0.05至小于约0.4的摩擦系数。聚合物耐划痕层可展现出非零的硬度至高至约20GPa和/或厚度约为2nm至约1um。在一个或多个实施方式中，聚合物耐划痕层吸收来自施加到它的接触作用力的能量。在另一个实施方式中，在向聚合物耐划痕层施加了作用力之后，聚合物耐划痕层展现出粘弹性行为。在另一个实施方式中，聚合物耐划痕层和基材形成可剪切界面(shearableinterface)。聚合物耐划痕层可以包括多层子层以及所述多层子层之间的多个可剪切界面。在一个或多个实施方式中，聚合物耐划痕层可以是可变形的和/或可以包括多个聚合物链，形成网络，从而使得聚合物耐划痕层的变形引起聚合物链之间的剪切。在一个或多个实施方式中，可以将层叠体组装或者包含在电子器件中。在一个或多个实施方式中，在约为400-850nm的波长范围，层叠体可展现出约为70-90％的透明度。本专利技术的第二个方面属于形成层叠体的方法。在一个或多个实施方式中，方法包括：提供具有相对主表面的基材，以及通过在基材的第一主表面上，经由例如真空沉积，来形成聚合物耐划痕层，从而向基材提供耐划痕性。在一个或多个实施方式中，基材可包括化学强化玻璃基材，以及向基材提供耐划痕性还防止了化学强化玻璃基材的平均挠曲强度的下降。在采用玻璃基材的实施方式中，方法可以包括对玻璃基材进行化学强化，以提供具有平均挠曲强度的化学强化玻璃基材。方法还可包括在基材上提供一层或多层额外层。在一个变化形式中，聚合物耐划痕层与基材的第一主表面直接接触，以及所述一层或多层额外层与聚合物耐划痕层直接接触。在以下的详细描述中提出了本专利技术的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。应理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。所附附图提供了对本专利技术的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了本专利技术的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。附图说明图1所示是根据一个或多个实施方式的层叠体，其包括基材和聚合物耐划痕层。图2显示钻石状碳(DLC)材料中的变量。图3所示是根据一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层叠体，其包括：透明基材，其具有相对主表面并展现出平均挠曲强度；以及布置在第一主表面上的聚合物耐划痕层，其中，所述聚合物耐划痕层包括负荷‑敏感的摩擦系数，其随着施加到所述聚合物耐划痕层的负荷的增加而减小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.29 US 61/871,5951.一种层叠体，其包括：
透明基材，其具有相对主表面并展现出平均挠曲强度；以及
布置在第一主表面上的聚合物耐划痕层，其中，所述聚合物耐划痕层包
括负荷-敏感的摩擦系数，其随着施加到所述聚合物耐划痕层的负荷的增加而减
小。
2.如权利要求1所述的层叠体，其特征在于，所述聚合物耐划痕层包括约
为0.05至小于约0.4的摩擦系数。
3.如权利要求1或2所述的层叠体，其特征在于，当在所述第一主表面上
布置了所述聚合物耐划痕层时，维持了所述基材的平均挠曲强度。
4.如前述任一项权利要求所述的层叠体，其特征在于，所述聚合物耐划痕
层包括聚合物钻石状碳。
5.如前述任一项权利要求所述的层叠体，其特征在于，所述聚合物耐划痕
层吸收来自施加到所述聚合物耐划痕层的接触作用力的能量。
6.如前述任一项权利要求所述的层叠体，其特征在于，所述聚合物耐划痕
层包括非零硬度至高至约20GPa。
7.如前述任一项权利要求所述的层叠体，其特征在于，所述聚合物耐划痕
层包括约为2nm至约3um的厚度。
8.如前述任一项权利要求所述的层叠体，其特征在于，所述聚合物耐划痕
层包括多层子层。
9.如前述任一项权利要求所述的层叠体，其特征在于，在向所述聚合物耐

\t划痕层施加了作用力之后，所述聚合物耐划痕层展现出粘弹性行为。
10.如前述任一项权利要求所述的层...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·L·布莱克，C·A·保尔森，C·K·萨哈，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US